Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Bergen - les mer.

SmidgION fra Oxford Nanopore Technologies er avansert biologisk analyseteknologi i lommeformat. Analyseenheten kan kobles til en smarttelefon, og kan gjøre tidligere svært kostbar teknologi tilgjengelig i helt ny skala. Forskere i Bergen deltar i utviklingen av programvare som bidrar til en mer effektiv diagnostisering av sykdom. (Foto: Oxford Nanopore Technologies Ltd.)
SmidgION fra Oxford Nanopore Technologies er avansert biologisk analyseteknologi i lommeformat. Analyseenheten kan kobles til en smarttelefon, og kan gjøre tidligere svært kostbar teknologi tilgjengelig i helt ny skala. Forskere i Bergen deltar i utviklingen av programvare som bidrar til en mer effektiv diagnostisering av sykdom. (Foto: Oxford Nanopore Technologies Ltd.)

Dataprogram avdekker fusk i cellene dine

Et nytt dataprogram gir oss enda flere verktøy til å avdekke alvorlig sykdom som kreft, ebola og stoffskiftesykdom. Programmet kan fortelle oss når viktige prosesser i cellene er ute av kontroll, slik at legene lettere kan stille riktig diagnose og skreddersy effektiv behandling.

Publisert

I hver av cellene våre er det millioner av "kokker" som har som oppdrag å produsere proteiner – livets byggesteiner – av riktig type og i akkurat riktig omfang. Til hjelp med å styre grytene har disse storkjøkkenkokkene, som heter ribosomer, fått hver sin oppskrift kopiert fra genene våre.

Fra naturens side er disse oppskriftene utstyrt med en fiffig mekanisme som avgjør hvor lenge de skal være i bestilling.

– Hver oppskrift har en beskyttende hale av et stoff som heter adenin. Hvis oppskriften skal være i omløp lenge, består halen av mange adeninmolekyler plassert etter hverandre. Skal oppskriften raskt ut av sirkulasjon, er halen kort, sier stipendiat i bioinformatikk ved UiB, Håkon Tjeldnes.

Oppdager om nedbryting går for fort

Når vi blir syke, enten det er kreft, stoffskiftesykdom eller noe helt annet, kan et uttrykk for sykdommen være at den beskyttende halen brytes ned i et unaturlig tempo. Da kan resultatet fort bli det komplette kaos på kjøkkenet.

– Hvis halene brytes ned for raskt, slik at oppskriftene forsvinner før tiden, vil det virre rundt en masse kokker som ikke aner hva de skal lage, forteller Tjeldnes.

Brytes halene derimot ned for sakte, vil det plutselig være for mange bestillinger i omløp. Kokkene lager riktig rett, men de lager alt for mye av den. For en menneskekropp som styres av en rekke hårfine balanser i kompliserte samspill, kan det være like ille.

Nå har bioinformatikere ved UiB laget et dataprogram som kan brukes til å finne ut når «oppskriftshalene» våre brytes ned i feil hastighet.

– Dette kan gi mer effektiv diagnostisering av sykdom. Er det mistanke om én bestemt sykdom, kan programmet brukes til å sjekke raskt og effektivt om nedbrytningshastigheten er unaturlig i gener som er assosiert med akkurat denne sykdommen. Er det mer usikkert hva sykdommen skyldes, kan programmet brukes til å lete generelt etter gener med unaturlig nedbrytningshastighet, sier Tjeldnes.

Håkon Tjeldnes er stipendiat i bioinformatikk, en forskningsgren der man bruker datakraft for å nyttiggjøre seg tilgangen på enorme mengder biologiske data. Fagfeltet har bidratt til store fremskritt i blant annet individuelt skreddersydd kreftbehandling og forståelsen av arvelige sykdommer. (Foto: Øystein Rygg Haanæs, UiB)
Håkon Tjeldnes er stipendiat i bioinformatikk, en forskningsgren der man bruker datakraft for å nyttiggjøre seg tilgangen på enorme mengder biologiske data. Fagfeltet har bidratt til store fremskritt i blant annet individuelt skreddersydd kreftbehandling og forståelsen av arvelige sykdommer. (Foto: Øystein Rygg Haanæs, UiB)

Verdensomspennende forskerdugnad

Forskningen til Tjeldnes og kollegene er del av et verdensomspennende forskningssamarbeid som skal gjøre avansert analyseteknologi tilgjengelig i helt ny skala. Programmet skal brukes i en håndholdt DNA-tester utviklet av Oxford Nanopore Technologies.

DNA-testeren baserer seg på en teknologi som i kortversjon går ut på å måle endringer i elektrisk spenning når små tråder av genmateriale trekkes gjennom et ørlite hull – en nanopore. Informasjonen brukes til å identifisere hvilke molekyltyper som passerer.

Utstyret fikk ilddåpen under ebola-epidemien som brøt ut i Vest Afrika i 2014.

Da muliggjorde DNA-testeren hurtig diagnostisering av nye sykdomstilfeller i områder der man ellers manglet det meste av det vi forbinder med avansert medisinsk infrastruktur.

Ebolaepidemien i 2014 rammet blant annet slummen i Conakry i Guinea. Her viste nanoporeteknologien seg svært nyttig fordi den er liten, mobil og gir raskt svar på prøvene.

Mobilt minilaboratorium

Nå lages altså en enda bedre versjon av utstyret; ikke større enn en lighter og med en mobiltelefon som strømkilde.

– Tidligere klarte ikke denne nanoporeteknologien å måle hvor mange molekyler som passerte etter hverandre hvis molekylene var like. Ved hjelp av programmet vi har utviklet, kan den det. Da kan vi også lese av lengden på halene som beskytter oppskriftene til kokkene i cellene våre, sier Tjeldnes.

– Det betyr at vi får enda et hjelpemiddel til å diagnostisere, behandle og forebygge sykdom. Andre steder jobber andre forskere med andre biter av et stort puslespill, og summen av svært ulike innfallsvinkler kan bidra til langt sikrere analysemetoder enn vi har i dag, sier han.

I tillegg til hurtig diagnostisering under epidemier, kan DNA-testeren også sekvensere gener – kartlegge genmaterialet vårt – i et omfang det så langt bare er store, kostbare og lite mobile maskiner som har klart.

– Nanoporeteknologien gjør det også mulig å gjennomføre biologiske analyser med en helt annen hastighet enn dagens maskinpark kan. Mange oppgaver kan gjøres langt mer effektivt, og det kan ikke minst gå raskere å skreddersy effektiv individuell behandling for blant annet kreft, sier Håkon Tjeldnes.

Referanse:

Maximilian Krause mfl.: tailfindr: alignment-free poly(A) length measurement for Oxford Nanopore RNA and DNA sequencing. RNA Journal 2019 Vol 25, s. 1229-1241.